本发明公开了一种半导体器件γ射线辐射响应的实时在线测试系统，包括半导体器件γ射线测试探针台和提供偏压‑脉冲测试的测量模块，所述测试探针台上安装有内置放射源的铅容器、自动取片器、和四个可程控的探针臂，其中三个探针臂上分别安装有一支探针，另一个探针臂上安装有显微镜，三支探针分别与所述偏压‑脉冲测量模块连接。本发明对半导体器件进行高精度远程置片、扎针，之后通过可程控的提供偏压‑脉冲测试的测量模块对半导体器件辐射损伤进行在线测试，并可以在待测器件被辐射的同时施加偏压，快速保存测量数据。使用该系统置片、扎针、取片精准高效，提高了测试效率与测试精度，避免了传统辐射测量手段带来的辐射损伤退化。